電纜截面積現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工具的研發(fā)與應(yīng)用

摘要：電線電纜作為電力傳輸?shù)闹匾d體，如何能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出電纜截面的大小，確保選用正確的電線電纜，對(duì)維護(hù)客戶利益、提高供電可靠性有重要意義。文章從實(shí)際出發(fā)，研發(fā)出電纜截面積現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工具，確保在工作中能夠準(zhǔn)確測(cè)量電纜截面。

關(guān)鍵詞：電纜截面積；現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)；檢測(cè)工具；檢查助手軟件；電力傳輸 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM757 文章編號(hào)：1009-2374（2017）02-0047-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.022

電線電纜是用于傳輸電力、傳輸信息和電磁能力轉(zhuǎn)換的電工產(chǎn)品，隨著科技的發(fā)展，一切工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、建筑工程和社會(huì)生活都越來(lái)越依賴于電力供應(yīng)，電線電纜作為電力傳輸?shù)闹匾d體，供電企業(yè)如何確保電線電纜的正確選用，對(duì)提高供電可靠性有重要意義。

1 選用電纜截面積不當(dāng)容易造成的問(wèn)題

電纜截面積作為電線電纜選型的重要參數(shù)，是用電檢查人員現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收客戶受電工程的重要項(xiàng)目。在實(shí)際運(yùn)用中，電纜截面積的選擇主要是設(shè)計(jì)單位根據(jù)導(dǎo)線的載流量、電纜的型號(hào)、材質(zhì)、電纜芯數(shù)以及電纜安裝方法、周圍環(huán)境溫度等多種因素綜合計(jì)算考慮的。但是存在部分電力工程施工公司為了賺取利潤(rùn)，在施工的過(guò)程中偷工減料的現(xiàn)象，用更小的截面積等級(jí)電纜代替原來(lái)設(shè)計(jì)圖紙要求的電纜型號(hào)，在電力設(shè)備的選購(gòu)上減少成本，這種方法隱秘而且節(jié)約成本大，最為常見(jiàn)。但是由此造成電纜截面不符合設(shè)計(jì)要求，最終出現(xiàn)以下幾方面問(wèn)題：

1.1 發(fā)熱問(wèn)題

由于電流具有熱效應(yīng)，當(dāng)使用的電纜導(dǎo)體截面過(guò)小，運(yùn)行中產(chǎn)生過(guò)載現(xiàn)象，長(zhǎng)時(shí)間使用后，電纜的發(fā)熱和散熱不平衡產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象，將加快電纜的絕緣老化，帶來(lái)安全隱患。如果過(guò)載嚴(yán)重，甚至?xí)霈F(xiàn)燒毀電纜的問(wèn)題，導(dǎo)致危險(xiǎn)事故的發(fā)生。

1.2 電壓損失

由于電纜上有電阻和電抗的存在，當(dāng)電流通過(guò)電纜時(shí)，除產(chǎn)生一定的電能損耗外，還會(huì)產(chǎn)生電壓的損失。不合適的電纜規(guī)格，會(huì)讓電壓損失超過(guò)一定范圍，影響電壓質(zhì)量，造成用電設(shè)備的電壓不足，影響正常工作，損害用電設(shè)備。

1.3 影響經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

截面積還會(huì)影響電纜的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，不合理的電纜規(guī)格帶來(lái)較大的電能損耗，對(duì)于長(zhǎng)距離輸送的電纜，過(guò)多的電能損耗會(huì)影響經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并且縮短電纜的使用壽命。

2 測(cè)量中存在的問(wèn)題及原因

根據(jù)《10kV及以下電力客戶受電工程中間檢查和竣工檢驗(yàn)規(guī)范（試行）》，用電檢查人員在開展電力客戶受電工程驗(yàn)收過(guò)程中，要求對(duì)電線電纜的截面積進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)，但目前缺少明確的核對(duì)方法，對(duì)于電纜截面為規(guī)則圓形的尚可通過(guò)使用游標(biāo)卡尺量取纜芯半徑的方法計(jì)算求得圓形截面積，但對(duì)于電纜截面為不規(guī)則形狀的，不能直接量取邊長(zhǎng)半徑來(lái)求得截面積，同時(shí)由于電纜在生產(chǎn)、搬運(yùn)過(guò)程中難免受到擠壓，截面不是規(guī)則的圓形，這就對(duì)用電檢查人員開展電纜型號(hào)的現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收帶來(lái)了困難，無(wú)法確定電力工程施工公司是否按照設(shè)計(jì)圖紙要求選配要求截面積的電纜。

3 電纜檢查助手軟件的研發(fā)

針對(duì)以上的問(wèn)題，本項(xiàng)目擬研制一套能檢測(cè)各類型電纜截面積的工具來(lái)解決上述問(wèn)題，此套工具應(yīng)能方便搬運(yùn)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)快速、準(zhǔn)確檢測(cè)各類型電纜截面積作為驗(yàn)收參考的目標(biāo)，確保現(xiàn)場(chǎng)電纜按設(shè)計(jì)圖紙要求選購(gòu)安裝，提高驗(yàn)收人員的工作效率和準(zhǔn)確率。

3.1 電纜檢查助手軟件簡(jiǎn)介

電纜檢查助手主要是針對(duì)目前現(xiàn)場(chǎng)電力人員使用日常方式判定銅芯電纜規(guī)格不一的現(xiàn)狀，通過(guò)采用圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)銅芯電纜橫截面進(jìn)行智能辨別，從而計(jì)算出銅芯電纜橫截面的實(shí)際面積與電纜規(guī)格的有效工具。本軟件能夠應(yīng)用于具有拍攝功能的Android終端，且具有采樣精度高、攜帶方便、操作便捷等特點(diǎn)。

3.1.1 主要功能特點(diǎn)：（1）識(shí)別銅芯電纜絕緣層；（2）識(shí)別參考標(biāo)簽；（3）計(jì)算銅芯橫截面的實(shí)際面積；（4）測(cè)量圖中銅芯電纜的實(shí)際直徑。

3.1.2 軟件處理流程，如圖1所示：

3.2 設(shè)備拍攝要求

3.2.1 拍攝的光線要適中，不能太暗或太亮。

3.2.2 電纜橫截面一定要垂直平整，如有傾斜、凸出會(huì)造成面積數(shù)值偏小，結(jié)果不準(zhǔn)確。

3.2.3 參考標(biāo)簽紙務(wù)必放置在銅芯面上，并與銅芯處于同一水平面上。

3.2.4 拍攝終端要與電纜橫截面平行拍攝，如有傾斜會(huì)造成面積數(shù)值偏小，結(jié)果不準(zhǔn)確。

3.3 使用說(shuō)明

3.3.1 打開終端軟件“電纜檢查助手”，在圖4“基本界面”中，點(diǎn)擊“拍照”，可以拍攝一張新照片或者選擇一張已有的照片，若拍攝新照片，需要將藍(lán)色標(biāo)簽紙放置電纜銅芯橫截面上進(jìn)行拍照。

3.3.2 以空心圓為識(shí)別區(qū)域，通過(guò)移動(dòng)照片上方的游標(biāo)卡尺的左右兩端，縮小需要識(shí)別的范圍，點(diǎn)擊“選取范圍”可以移動(dòng)空心圓的位置，進(jìn)一步確認(rèn)識(shí)別范圍，如圖5所示。

3.3.3 點(diǎn)擊“識(shí)別處理”，可識(shí)別空心圓范圍內(nèi)的銅芯與標(biāo)簽紙的面積情況，從而得出銅芯面積，當(dāng)空心圓范圍內(nèi)絕緣層背景未識(shí)別完整時(shí)可以點(diǎn)擊“背景取色”，用手在照片中移動(dòng)選擇需要過(guò)濾掉的背景色，此時(shí)會(huì)有放大鏡功能輔助取色，取色板會(huì)用顯示當(dāng)前選擇的顏色。選擇完成以后再次點(diǎn)擊“識(shí)別處理”可得到新的橫截面積結(jié)果，如對(duì)結(jié)果不滿意得反復(fù)操作此步。如圖6所示。

3.3.4 若對(duì)標(biāo)簽紙的面積識(shí)別不滿意可對(duì)其進(jìn)行修正，點(diǎn)擊“取色板”，用上述同樣的選取照片中的顏色的操作方法，確認(rèn)好顏色以后再點(diǎn)擊“識(shí)別處理”，從而得到新的橫截面積結(jié)果，如對(duì)結(jié)果不滿意的反復(fù)操作此步。

4 電纜檢測(cè)助手運(yùn)用的效益和成果

4.1 維護(hù)客戶利益

電纜檢測(cè)助手有效、直觀地檢測(cè)了電纜的截面積，而且操作方便，避免了電力工程施工公司為賺取利潤(rùn)偷工減料，使用截面積等級(jí)小的電纜代替原來(lái)設(shè)計(jì)圖紙要求的電纜型號(hào)，有效地保障了客戶的利益。

4.2 有利于節(jié)能減排

在目前的經(jīng)濟(jì)大環(huán)境下，粗放式經(jīng)濟(jì)向集約型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變，節(jié)能減排、環(huán)保、資源的循環(huán)使用、能源的高效利用，已經(jīng)成為一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用中，能源費(fèi)用的增加和高能量損耗有關(guān)，較小的電纜截面，會(huì)增大電纜本身的能耗生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)損失，造成很多的電能浪費(fèi)在了傳輸過(guò)程中。電纜檢測(cè)助手確保電纜截面符合設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)，杜絕出現(xiàn)電纜截面不符合要求造成電能在傳輸過(guò)程中浪費(fèi)的現(xiàn)象。

4.3 確保供電可靠性

由于截面積選用不當(dāng)?shù)碾娎|在使用中會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象，會(huì)加快電纜的絕緣老化，帶來(lái)安全隱患，縮短電纜壽命，這不給對(duì)客戶的設(shè)備帶來(lái)影響，也會(huì)給電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行帶來(lái)隱患。電纜檢測(cè)助手確保了使用正確規(guī)格的電纜，避免了出現(xiàn)過(guò)熱、加快老化以及縮短電纜壽命等情況，有效地確保了供電可靠性。

5 電纜檢測(cè)助手改進(jìn)方向及運(yùn)用前景

5.1 改進(jìn)方向

通過(guò)對(duì)電纜的主要規(guī)格面積分別進(jìn)行了圖形化測(cè)試，得出的誤差值如表1。發(fā)現(xiàn)電纜檢測(cè)小助手存在一定誤差率，截面積越小，誤差率越大。經(jīng)過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)存在誤差的原因是算法的精準(zhǔn)問(wèn)題，下一步的改進(jìn)方向包括進(jìn)一步精準(zhǔn)算法及優(yōu)化參照物，爭(zhēng)取將誤差率降到最低。

5.2 運(yùn)用前景

電纜檢測(cè)助手具有操作簡(jiǎn)單、成本低的特點(diǎn)，不僅適合供電局在驗(yàn)收時(shí)使用，也可以在客戶中進(jìn)行推廣。在大數(shù)據(jù)的背景下，通過(guò)供電局在驗(yàn)收時(shí)多次運(yùn)用電纜檢測(cè)助手，以同一種測(cè)量工具為基準(zhǔn)，收集多次測(cè)量不同電纜的截面積數(shù)據(jù)，可以建立起不同供應(yīng)商的電纜截面積數(shù)據(jù)庫(kù)。客戶在選擇電纜供應(yīng)商時(shí)，通過(guò)參考數(shù)據(jù)庫(kù)，可以避免由于對(duì)相關(guān)電纜參數(shù)、電纜供應(yīng)商不熟悉，導(dǎo)致無(wú)法選擇合適電纜供應(yīng)商的情況。解決客戶與供應(yīng)商之間信息不對(duì)稱的現(xiàn)狀，進(jìn)一步維護(hù)客戶的利益。

6 結(jié)語(yǔ)

電纜截面積作為電線電纜選型的重要參數(shù)，是用電檢查人員現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收客戶受電工程的重要項(xiàng)目。電纜截面積現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工具的研發(fā)與應(yīng)用，有效解決了電纜截面積難以精準(zhǔn)計(jì)算的問(wèn)題，不僅確保了合理的電纜使用，維護(hù)了供電可靠性和供電安全，也進(jìn)一步維護(hù)了客戶的利益，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 夏煒.選擇導(dǎo)線和電力電纜截面的可靠性計(jì)算[J].電子世界，2014，（7）.

[2] 張娜.淺談電線電纜截面的選擇對(duì)節(jié)能減排的意義

[J].電工文摘，2012，（6）.

[3] 10kV及以下電力客戶受電工程中間檢查和竣工檢驗(yàn)規(guī)范（試行）[S].

作者簡(jiǎn)介：莫肇明（1989-），男，廣東珠海人，廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司珠海供電局工程師，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：蔣建華）